Газовые двигатели Cummins

Ряд отличий

В газовых моторах Cummins не так уж и много изменений в сравнении с дизельными версиями. Они очень глубоко унифицированы. Рассмотрим это на примере отличий газового Cummins ISВ от дизельного как наиболее вероятного мотора для поставок в Россию и возможности организации производства в Набережных Челнах.
В том, что газовые моторы Cummins минимально теряют мощность при работе на метане (с его низкой теплотворной способностью!), велика заслуга схемы ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр, интеркулера и турбины. С атмосферных двигателей такой мощности не снять. От дизельного Cummins ISB 6.7 у газового мотора сохранены блок цилиндров, маховик, коленвал, масляный и водяной насосы. Фактически осталась прежней вся система смазки и охлаждения. Из новых компонентов: оригинальная турбина, распредвал со специально настроенными фазами газораспределения, измененная головка блока цилиндров, клапанная крышка, впускной коллектор, поршни. Степень сжатия не 16-17 единиц, как обычно на дизеле с турбонаддувом, а всего 11,5 – ​для этого изменили поршни, именно в них находится камера сгорания. В двигателестроении у газовых моторов есть весьма сложная зависимость степени сжатия от применяемого газа – ​с его метановым числом от диаметра поршня, формы камеры сгорания. Чаще всего ее устанавливают в диапазоне от 10 до 12 единиц, а применение микропроцессорных систем зажигания и датчиков детонации позволяет двигателям работать без разрушительного «звона пальцев». Для поршней применяется более жаропрочный алюминиевый сплав, чем для дизеля, часто легированный медью и никелем. Поршни для газового мотора могут быть снабжены специальным каналом для принудительного охлаждения маслом. Кроме того, остаются и обычные форсунки для впрыска масла во внутреннюю полость поршня – ​так улучшают охлаждение днища.
Свечи зажигания вкручивают фактически на место установки форсунок у дизеля, между клапанами. Очень важно, что у газовых Cummins свечи можно заменить не снимая крышки клапанной коробки. В оригинальной алюминиевой крышке под свечи есть шесть стальных колодцев, они уплотнены резиновыми кольцами. На каждой свече установлена своя, индивидуальная для каждого цилиндра катушка зажигания. Свечи применяют особые, разработанные специально для газовых двигателей. По характеристикам они не взаимозаменяемы со свечами бензиновых моторов. Но резьба – ​М14х1,25, как у большинства бензиновых моторов. Специалисты Cummins Inc. разъяснили, что у компании есть несколько поставщиков свечей зажигания, но они всегда продаются только с обозначениями Cummins, и никаких других признаков производителя там нет. Свечи могут быть или трехэлектродными, или с одним электродом – ​такие применяются на китайском моторе. Для информации: на газовые моторы других производителей ставят специальные жаропрочные свечи с платино-иридиевыми электродами. Обычно такие свечи выпускают Denso или Bosch – ​несмотря на большую термическую нагрузку их должно с запасом хватать на 30 тысяч километров пробега.
Как правило, газовые форсунки с электронным управлением запитываются от общей рампы, тогда это многоточечный фазированный впрыск газа во впускной трубопровод перед впускными клапанами. Второй вариант, когда газовые форсунки стоят в специальном блоке, в диффузоре, выше дроссельной заслонки. В таком случае количество форсунок зависит от модели мотора и вида газа – ​сжатый или сжиженный. Обязательно есть дроссельная заслонка с электронным управлением и электронная педаль «газа». На американских моторах применяется дроссельная заслонка компании Woodward. Это еще один из крупнейших в мире производителей газового оборудования и систем управления. Вообще электронное управление зажиганием и подача топлива у газового двигателя существенно отличаются от дизеля и схожи с современными системами обычного бензинового мотора. Есть типовой набор датчиков: положения распредвала и коленвала, положения дроссельной заслонки, датчик детонации. Количество подаваемого газа зависит от количества воздуха, требуемого двигателю в данный момент. Есть лямбда-датчик, создающий обратную связь блока управления, для точного определения состава газо-воздушной смеси. Большинство газовых моторов Cummins работает на бедных смесях 1:23, лишь ISL G спроектирован под стехиометрическую смесь. Что особенно ценно для России – ​газовое оборудование жизнеспособно при морозах до 40 градусов и мотор заводится лучше, чем дизель! Хотя предпусковой подогреватель в морозы – ​вещь далеко не лишняя.
Важный момент – ​периодичность технического обслуживания и замена моторного масла. Здесь все зависит от условий эксплуатации. Для автомобилей и автобусов, эксплуатирующихся в городских условиях, пробег до замены 12 тыс. км. Использовать надо только специальное масло для газовых моторов с индексом CNG, допуск по классификации Cummins CES 20074, например, Valvoline Premium Blue GEO M‑74. Не стоит удивляться, ​почему так мало служит масло, при том что обычно у газовых двигателей оно и цвет, и прозрачность сохраняет дольше, и почти не загрязняется частицами сажи. Однако контролировать только по этому показателю необходимость его замены не стоит, так как не отследить, что масло теряет вязкость и вырабатываются присадки. Но мотор Cummins B 6.7GE 5 255 л.с. по большому счету ​форсированный. Ведь у наших бензиновых двигателей ЗИЛ‑130 и ЗИЛ‑375 тоже объем был 6 или 7 л, а больше 180 сил с них не снимали, и это при оборотах 3200.
Заявленный ресурс газовых моторов – ​более 500 тыс. км, то есть он не должен быть ниже, чем у дизелей. У газовых моторов большие по размеру, чем у обычных карбюраторных двигателей, шейки коленвала, более прочный блок цилиндров, особые «дизельные» материалы и технологии упрочнения. Известно, что износ поршневой группы у газовых моторов всегда меньше, чем у бензиновых и дизельных. Газ не смывает масляную пленку с поверхности цилиндров.
Однако все современные газовые моторы дороже, чем их дизельные аналоги. Вместе с тем двукратная разница в стоимости метана и солярки покрывает все возможные издержки на приобретение автомобиля с ГБО, увеличенные расходы на техобслуживание и диагностику. Мировой опыт эксплуатации автомобилей с газовыми двигателями подтверждает это.